特表 2022-549277 フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを含む微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-24

(54)【発明の名称】フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを含む微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品

(51)【国際特許分類】

   B81B 1/00 20060101AFI20221116BHJP

   B81C 1/00 20060101ALI20221116BHJP

   G01F 1/84 20060101ALI20221116BHJP

【ＦＩ】

B81B1/00

B81C1/00

G01F1/84

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022518286

(86)(22)【出願日】2020-09-18

(85)【翻訳文提出日】2022-05-12

(86)【国際出願番号】 NL2020050578

(87)【国際公開番号】W WO2021054829

(87)【国際公開日】2021-03-25

(31)【優先権主張番号】2023872

(32)【優先日】2019-09-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】596167974

【氏名又は名称】ベルキン ビーブイ

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＲＫＩＮ Ｂ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】スパレブーム、ウーター

(72)【発明者】

【氏名】グローネステイン、ヤルノ

(72)【発明者】

【氏名】ファン プッテン、ジャック ヘルマン

(72)【発明者】

【氏名】デ ブア、マイント イエレ

(72)【発明者】

【氏名】ウィーゲリンク、レムコ ジョン

(72)【発明者】

【氏名】フェルトカンプ、ヘンク－ウィレム

(72)【発明者】

【氏名】ユ、チーヒ

(72)【発明者】

【氏名】ヤリースバウエイ、マフディー

(72)【発明者】

【氏名】ロドリゲス オルギン、ミゲル エー．

(72)【発明者】

【氏名】レッタース、ヨースト コンラッド

【テーマコード（参考）】

2F035

3C081

【Ｆターム（参考）】

2F035JA02

3C081AA13

3C081AA17

3C081BA12

3C081BA23

3C081CA14

3C081CA29

3C081CA30

3C081DA03

3C081DA42

3C081EA01

3C081EA04

3C081EA26

(57)【要約】

本発明は、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）を備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品またはマイクロ流体部品、並びにこのようなマイクロチャネルの製造方法、並びにこのような微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品を備える流量センサ、例えば熱式流量センサまたはコリオリ式流量センサ、圧力センサまたはマルチパラメータセンサ、バルブ、ポンプまたはマイクロヒータに関するものである。ＭＥＭＳ部品は、その利点を維持しながら、チャネル径を大きくすることによって、例えばマイクロコリオリ式質量流量計の流量範囲を拡大し、および／または圧力損失を減少させることを可能にする。
【選択図】図７Ｄ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）を含む微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品であって、
前記チャネル（１）は、実質的に円形の断面を有し、
前記チャネル（１）の直径は、チャネル壁（７）の厚さの１０倍以上であり、
前記チャネル（１）の前記直径は、２０μｍ以上である、
ことを特徴とする、微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品。

【請求項2】

前記チャネル（１）の前記直径は、５０μｍ以上、例えば１００μｍ以上、例えば２００μｍ以上、例えば５００μｍ以上、例えば１０００μｍ以上である、
請求項１に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品。

【請求項3】

前記チャネル壁（７）の前記厚さは、１０μｍより小さい、
請求項１または２に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品を含む、流量センサ、例えば熱式流量センサまたはコリオリ式流量センサ；圧力センサ；密度センサ；粘性センサ；マルチパラメータセンサ；バルブ；ポンプ；および／またはマイクロヒータ。

【請求項5】

電気めっき法を用いた、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）の製造方法であって、
導電性または非導電性の電気めっきワイヤ（３４）を準備するステップと、
前記電気めっきワイヤ（３４）が非導電性である場合、前記電気めっきワイヤ（３４）上に導電性コーティング（３５）を形成し、陰極を形成するステップと、
前記電気めっきワイヤ（３４）または前記導電性コーティング（３５）上にチャネル壁（７、３７）を電気めっきするステップと、
前記電気めっきワイヤ（３４）を除去するステップと、
を含む、方法。

【請求項6】

請求項１～３のいずれか一項に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に用いられる、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記電気めっきワイヤ（３４）は、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）または銅で構成されている、
請求項５または６に記載の方法。

【請求項8】

前記導電性コーティング（３５）は、銀を含む、
請求項５～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記チャネル壁（７）が、ニッケルまたは銅（３７）を含み、
前記電気めっきするステップが、ニッケルまたは銅の水溶液を使用するニッケルまたは銅の電気めっきセルにおいて実施される、
請求項５～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記マイクロチャネル（１）は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品またはマイクロ流体システムに組み込まれる、
請求項５～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記電気めっきワイヤ（３４）は、前記電気めっきするステップの前に、ＭＥＭＳシステムまたはマイクロ流体システムの一部となるように予め形成されている、
請求項５～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記予め形成された電気めっきワイヤ（３４）は、前記電気めっきするステップの前に、ＭＥＭＳシステムまたはマイクロ流体システムに取り付けられる、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

請求項５～１２のいずれか一項に記載の方法に従って製造された、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）。

【請求項14】

請求項１３に記載のフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）を備える、
マイクロ流体システムまたはＭＥＭＳシステム。

【請求項15】

請求項１３に記載のフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）を含む、流量センサ、例えば熱式流量センサまたはコリオリ式流量センサ；圧力センサ；密度センサ；粘度センサ；マルチパラメータセンサ；バルブ；ポンプ；および／またはマイクロヒータ。

【請求項16】

請求項１３に記載のフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）と、
前記フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを、その共振周波数で振動させる作動手段と、
前記共振周波数を測定し比較するための読み出し手段と、を備える、
マイクロ流体密度センサ。

【請求項17】

特に請求項１～３のいずれか一項に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に使用するための、フリーハンギングのマイクロチャネル（１）の製造方法であって、以下のステップを含む方法。
（ａ）第１の材料の基板（２）を提供するステップ；
（ｂ）前記基板（２）の前面（１１）および／または背面（１２）上にトレンチエッチング保護層（５）を堆積させるステップ；
（ｃ）トレンチエッチング保護層（５）を通して、第１の材料においてトレンチ（１５）をエッチングするステップ；
（ｄ）前記トレンチ（１５）内に、前記トレンチ（１５）の底壁（１６）および側壁（１７）を覆うチャネルエッチング保護層（１８）を形成するステップ；
（ｅ）前記チャネルエッチング保護層（１８）および前記トレンチ（１５）の前記底壁（１６）を通して前記基板（２）の前記第１の材料をエッチングして、前記トレンチ（１５）の前記エッチングされた底壁（１６）の位置を中心とするチャネル外形（１９）を形成するステップ；
（ｆ）前記トレンチエッチング保護層（５）およびチャネルエッチング保護（１８）層を前記基板（２）から除去するステップ；
（ｇ）前記基板（２）上に壁形成層（９）を堆積させるステップであって、前記壁形成層（９）が、前記チャネル外形（１９）上にチャネル壁（７）を形成し、前記トレンチ（１５）を閉じる、堆積させるステップ；
（ｈ）前記チャネル（１）がフリーハンギングになるように、前記チャネル壁（７）を囲む前記第１の材料を除去するために、前記基板（２）をエッチングするステップ。

【請求項18】

特に請求項１～３のいずれか一項に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に使用するための、ゾル－ゲル法を使用する、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）の製造方法であって、
円形チャネル（３７）を有する型（２９）を形成するステップと、
洗浄液（３０）を用いて前記円形チャネル（３７）を流して、酸化したチャネル内壁（３１）を形成するステップと、
前記酸化したチャネル内壁（３１）を洗浄し、乾燥させるステップと、
前記円形チャネル（３７）をゾル－ゲル溶液（３２）で流すステップと、
所望のチャネル壁（７、３３）の厚さが実現されるまで、ゲル化反応を起こすステップと、
残りのゾル－ゲル溶液（３２）を洗い流すステップと、
前記チャネル壁（７、３３）の周囲から前記型（２９）の材料を除去するステップと、を含む、
製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品またはマイクロ流体部品、ならびにマイクロチャネルの製造方法、およびそのような微小電気機械システム部品を含む、流量センサ、例えば熱センサまたはコリオリ式流量センサ、圧力センサまたはマルチパラメータセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

発明の背景
先行技術より、マイクロコリオリ式質量流量計（ＭＥＭ）は、２ｇ／ｈさらには４ｇ／ｈの流体流量の計測で知られている。これらのセンサは、いわゆる表面チャネル技術（ＳＣＴ）を用いて製造されており、これにより、様々なサイズおよび形状のフリーハンギングの半円形チャネルを実現することが可能である。

【0003】

例えば、ＥＰ２０７８９３６Ｂ１には、流量計のためのシステムチップの製造方法が開示されており、ＳｉＮ蒸着ステップおよび部分的なエッチングアウトおよびエッチングによる部分的な露出によって、少なくとも１つの側面で固定され、それ以外は自由であるチューブ構造が実現されるＳｉＮチューブが実現され、そのためにマイクロＳＣＴが使用される単結晶シリコン基板が提供される。チャネルの幅および深さは、スリットの位置と量によって決定される。その結果、チャネルの断面は、上面が平らな部分的に円形のチャネルとなる。このＳＣＴによって、最大チャネル径を３００μｍ程度に制限できる。ＳＣＴでは、スリットを通したシリコンのエッチング時間およびスリットの配列位置が、表面チャネルの形状および大きさを決定するのに重要である。

【0004】

しかしながら、液体クロマトグラフィーまたは「ラボオンチップ」のような多くのアプリケーションは、マイクロ流体流量計の低容量および低圧損を要求する一方で、より高い流速を使用する。これは、ＳＣＴプロセスで製造された微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品を用いても実現できない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

発明の目的
本発明の目的は、マイクロ流体流量計の低容量および比較的低い圧力損失を提供しながら、より高い流量を達成できる、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品またはマイクロ流体部品、およびそのようなマイクロチャネルの製造方法を提供することにある。

【0006】

発明の概要
本発明によれば、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを含む微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品が提供され、チャネルが、実質的に円形の断面を有し、チャネルの直径が、チャネル壁の厚さの１０倍以上、例えば１５倍以上、例えば２０倍以上、例えば２５倍以上、例えば３０倍以上、例えば３５倍以上、例えば５０倍以上、例えば５５倍以上、例えば６０倍以上、例えば６５倍以上、例えば７０倍以上、例えば７５倍以上、例えば８０倍以上、例えば８５倍以上、例えば９０倍以上、例えば１００倍以上などであり、チャネルの直径は、２０μｍ以上であることを特徴とする。上記の比率について選択された下限に応じて、比率の上限は、用途に応じて、１００、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、３５、３０、２５、２０、１５などであり得る。したがって、例えば１０～１００、１５～９０などの比率のような様々な範囲を定義できる。

【0007】

「フリーハンギング」または「フリースタンディング」とは、製造後、最終チャネルが、例えばまだそこに埋め込まれているのではなく、チャネルが製造された基板、型などの周囲の構造体に接続されていない、または最小限の接続しかないことを意味する。「実質的に円形」とは、例えば（先行技術のような）平坦な上面や（正方形のような）明確に識別できる角がない、比較的高度な円形または回転対称性を示すが、多少の不規則性は許容される。これは、使用される技術、結晶格子および様々な製造プロセスによる不規則性に依存する。したがって、好ましくは、六角形または同様の多角形の形状が丸みを帯びた角を有する場合には、六角形または同様の多角形の形状も考えられる。

【0008】

上記のＭＥＭＳ部品またはマイクロ流体部品は、その利点（高速、正確、少量、小さなフォームファクタ）を維持しながら、チャネル径を大きくすることによって、例えばマイクロコリオリ式ＭＦＭの流量範囲を拡大し、および／または圧力損失を減少させることを可能にする。

【0009】

上記のＭＥＭＳ部品またはマイクロ流体部品は、チャネルが平坦な上面および最大チャネル壁厚を有するＳＣＴプロセスとは対照的に、チャネル径が増加するとき圧力に対する感度を低下させる、実質的に円形の断面を有する。これらの両方は、フリーハンギングのチャネルの最大サイズを制限し、チャネルのサイズが増加したときに圧力に対する感度を増加させる。

【0010】

一実施形態は、前述のＭＥＭＳ部品またはマイクロ流体部品に関し、圧力損失が比較的低く、より高い流量を可能にするために、チャネルの直径は、５μｍ以上、例えば１０μｍ以上、例えば２０μｍ以上、例えば３０μｍ以上、例えば４０μｍ以上、例えば５０μｍ以上、例えば６０μｍ以上、例えば７０μｍ以上、例えば８０μｍ以上、例えば９０μｍ以上、例えば１００μｍ以上、例えば２００μｍ以上、例えば５００μｍ以上、例えば１０００μｍ以上などである。チャネル径の上限は、用途に応じて、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍなどであってよい。したがって、例えば５～１０００μｍ、１０～５００μｍのチャネル径など、様々なチャネル径の範囲を定義できる。

【0011】

一実施形態は、チャネル壁の厚さが、５０μｍ、または２０μｍ、または１０μｍより小さく、例えば５μｍより小さく、例えば２．５μｍより小さく、例えば２μｍより小さく、例えば１．５μｍより小さく、例えば１．４μｍより小さく、例えば１．３μｍより小さく、例えば１．２μｍより小さく、例えば１．１μｍより小さく、例えば１．０μｍより小さい前述のＭＥＭＳ部品またはマイクロ流体部品に関連するものである。壁厚の選択された上限に応じて、チャネル径の下限は、用途に応じて、５μｍ、２．５μｍ、２μｍ、１．５μｍ、１．４μｍ、１．３μｍ、１．２μｍ、１．１μｍ、１．０μｍなど、様々な値になり得る。したがって、例えば１．０～１０μｍ、１．２～５μｍの壁厚など、さまざまな厚み範囲を定義できる。

【0012】

本発明の別の態様は、前述の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品を含む、流量センサ、例えば熱センサまたはコリオリ式流量センサ、または圧力センサ、密度センサ、粘度センサ、またはマルチパラメータセンサ、または（マイクロ）バルブ、または（マイクロ）ポンプ、またはマイクロヒータ、またはマイクロクーラ、またはラボオンチップ、例えばバイオセンサまたは化学センサに関するものである。

【0013】

本発明のさらなる態様は、予め成形されているマイクロ流体部品またはＭＥＭＳ部品に関する。したがって、チャネルは、追加の曲げ工程なしに、最終形状を有するように製造される。

【0014】

第１の方法
本発明の別の態様は、特に前述の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に使用するための、フリーハンギングのマイクロチャネルを製造する第１の方法に関し、以下のステップを含む。
（ａ）第１の材料の基板を提供するステップ；
（ｂ）該基板の前面および／または背面上にトレンチエッチング保護層を堆積させるステップ；
（ｃ）トレンチエッチング保護層を通して、第１の材料においてトレンチをエッチングするステップ；
（ｄ）トレンチ内に、トレンチの底壁および側壁を覆うチャネルエッチング保護層を形成するステップ；
（ｅ）チャネルエッチング保護層およびトレンチの底壁を通して基板の第１の材料をエッチングして、トレンチのエッチングされた底壁の位置を中心とするチャネル外形を形成するステップ；
（ｆ）トレンチエッチング保護層およびチャネルエッチング保護層を基板から除去するステップ；
（ｇ）基板上に壁形成層を堆積させるステップであって、壁形成層が、チャネル外形上にチャネル壁を形成し、トレンチを閉じる、堆積させるステップ；
（ｈ）チャネルがフリーハンギングとなるように、チャネル壁を囲む第１の材料を除去するために、基板をエッチングするステップ。

【0015】

上記の方法は、ＳＣＴにいくつかの重要な変更を加えるものである。ウェハの表面ではなく、溝の底からチャネルを（等方的に）エッチングすることで、ＳＣＴに固有の上面の平坦化を回避できる。

【0016】

チャネルは、例えば最大１８０μｍの直径を持ち、チャネル壁の厚さは、最大１０μｍであってよい。集積化された金属電極は、マイクロ流量センサの作動および読み出しに使用できる。したがって、例えば、高流量のマイクロコリオリ式質量流量センサを実現できる。

【0017】

一実施形態は、さらに以下を含む、前述の方法に関する。
（ｉ）好ましくは、ステップ（ａ）の後、ステップ（ｂ）の前に、基板の前面および／または背面上にインレットエッチング保護層を形成すること。

【0018】

したがって、保護層は、基板内のチャネルのためのインレットをエッチングする前に形成されてよい。

【0019】

したがって、一実施形態は、以下をさらに含む、前述の方法に関する。
（ｊ）好ましくは、ステップ（ａ）および（ｉ）の後、ステップ（ｂ）の前に、インレットエッチング保護層を通して、基板の前面および／または背面において、基板内のインレットをエッチングすること、
（ｋ）ステップ（ｇ）の間に、基板上に壁形成層を堆積させることであって、壁形成層が、インレットの側壁を覆い、チャネル外形上にチャネル壁を形成し、トレンチを閉じ、インレットおよびチャネルが、連続フローチャネルを形成すること。

【0020】

一実施形態は、さらに以下を含む、前述の方法に関する。
（ｌ）インレットエッチング保護層および／またはトレンチエッチング保護層および／または金属層の上にフォトレジスト層を堆積させること。

【0021】

一実施形態は、以下をさらに含む、前述の方法に関する。
（ｍ）好ましくはステップ（ｂ）の前に、基板の前面および／または背面からインレットエッチング保護層を除去すること。

【0022】

一実施形態は、以下をさらに含む、前述の方法に関する。
（ｎ）好ましくは、ステップ（ｂ）の後、ステップ（ｃ）の前に、トレンチエッチング保護層上に、さらなるトレンチエッチング保護層を堆積させること。

【0023】

一実施形態は、以下をさらに含む、前述の方法に関する。
（ｏ）チャネルの上の壁形成層の上に金属層を堆積させ、ステップ（ｈ）の前に、基板をエッチングしてチャネル壁を囲む第１の材料を除去する。

【0024】

すなわち、チャネルが「閉じられた」後、前述の金属層が、堆積され、コリオリ式センサの作動および読み出しのための例えば電極を形成するようにパターン化される。

【0025】

一実施形態は、前述の方法に関し、金属層が、クロム付着層を有する金層を含む。

【0026】

一実施形態は、前述の方法に関し、第１の材料は、シリコンである。シリコンは、好ましくは、高濃度ドープシリコンを含み、および／または、シリコンウェハは、高濃度ドープシリコンウェハである。

【0027】

したがって、一実施形態は、前述の方法に関し、基板がシリコンウェハである。

【0028】

一実施形態は、前述の方法に関し、シリコンウェハが、２００～２０００μｍ、好ましくは４００～６００μｍ、より好ましくは５００～５５０μｍ、例えば５２５μｍの厚さを有する。

【0029】

一実施形態は、前述の方法に関し、インレットエッチング保護層が、熱ＳｉＯ_２を含む。熱ＳｉＯ_２（ｔ－ＳｉＯ_２）を有するインレットエッチング保護層は、後述するように、インレットエッチングの間に、ウェハの背面などからハードマスクとして使用されてよい。

【0030】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチエッチング保護層が、減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を使用して堆積される。トレンチエッチング酸化物層は、以下で議論するように、チャネルの外形を形成する、例えば幅１０μｍなどの幅５～２０μｍおよび５０μｍなどの長さ２５～７５μｍの、１つまたは複数の矩形トレンチでパターン化されてよい。

【0031】

一実施形態は、前述の方法に関し、さらなるトレンチエッチング保護層が、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を用いて堆積される。

【0032】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチエッチング保護層は、トレンチをエッチングするためのハードマスクとして使用される。トレンチエッチング保護層は、例えば、１００～１５０μｍ、例えば１１０μｍの深さの１つ以上のトレンチをエッチングするためのハードマスクとして使用されてよい。トレンチエッチング保護層は、好ましくは、チャネルエッチング中にそれらを保護するために、インレット（複数可）の内部にも堆積される。

【0033】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネルエッチング保護層は、熱ＳｉＯ_２を含む。この層は、チャネルエッチングの間、トレンチ側壁を保護する。

【0034】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチエッチング保護層は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を使用して堆積される。ＰＥＣＶＤプロセスは、好ましくは、コンフォーマルでなく、これは、実質的にＳｉＯ_２がトレンチ（複数可）の内部に堆積されない一方で、非常に厚い層がウェハの表面に堆積されることを意味する。

【0035】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネル外形を形成するためにトレンチの底壁を通して基板をエッチングすることは、チャネルエッチング保護層を除去するために方向性プラズマエッチングを使用することを含む。このプロセスのエッチング速度はトレンチ（複数可）内部で大きく低下するので、表面のトレンチエッチング保護層（ＰＥＣＶＤ層）は、トレンチの底部の熱ＳｉＯ_２層よりはるかに厚くする必要がある。

【0036】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチの底壁を通して基板をエッチングしてチャネル外形を形成することは、等方性気相ＸｅＦ_２を使用して第１の材料を除去することを含む。このエッチングプロセスは、本質的に等方性であり、したがって、エッチングトレンチの底部を中心とする丸いチャネルをもたらす。しかし、他のガスを使用することも考えられる。ＨＮＡ（６９％のＨＮＯ_３、５０％のＨＦおよびＨ_２Ｏを２：１：２の割合で混合したもの）のような流体さえも使用することが可能である。

【0037】

一実施形態は、前述の方法に関し、基板から保護層のいずれか１つを除去することは、後述するように、壁形成層を堆積するための準備をするために、例えばウェットＨＦエッチングを使用することを含む。

【0038】

一実施形態は、前述の方法に関し、基板上に壁形成層を堆積させることは、以下のステップを含む。
－ 熱ＳｉＯ_２を含む第１の壁形成層を堆積させるステップ；
－ 減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を使用して、シリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）を含む第２の壁形成層を堆積させるステップ；
－ 多結晶シリコン（ポリシリコン）を含む第３の壁形成層を堆積させるステップ；および
－ シリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）を含む第４の壁形成層を堆積させるステップ。

【0039】

全「スタック」の厚さは、最大１０μｍ（エッチングトレンチ幅に依存）であり、コンフォーマルに堆積させることができる、つまり、チャネルの内側、基板またはウェハの前面と背面に堆積させることができる。壁形成層は、チャネルがエッチングされるトレンチ（複数可）を閉じ、密閉された漏れのないチャネルを実現する。チャネル内の唯一の接液材質は、シリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）である。

【0040】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチが第１、第２、第３および／または第４の壁形成層によって塞がれるのを防ぐために、好ましくは第３の壁形成層を堆積した後および第４の壁形成層を堆積する前に、１または複数の穴または凹部をトレンチに形成することを含む。

【0041】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネル壁を囲む第１の材料を除去するために基板をエッチングすることが、第１の材料に到達するために基板の前面および／または背面の壁形成層をエッチングすること、例えばチャネルの隣のバルク基板、例えばシリコンに到達するために、ウェハの上の層スタックをエッチングすることを含む。

【0042】

一実施形態は、前述の方法に関し、第１の材料に到達するために基板の前面の壁形成層をエッチングすることが、方向性プラズマエッチングを使用することを含む。

【0043】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネルがフリーハンギングになるように、チャネル壁の周囲の第１の材料を除去するために基板をエッチングすることが、半等方性ＳＦ_６プラズマエッチングおよび等方性気相ＸｅＦ_２エッチングを使用して第１の材料を除去することを含む。ただし、前述したように、他のガスを用いることも考えられる。また、流体であっても、以下に説明するように、ＨＮＡなどを用いることができる。

【0044】

一実施形態は、前述したいずれかの方法で製造されたＭＥＭＳ部品またはマイクロ流体部品に関するものである。

【0045】

以下、本発明のさらなる実施形態について説明する。

【0046】

一実施形態は、特に上述のような微小電気機械システム部品に使用するための、フリーハンギングのマイクロチャネルを製造する前述の方法に関し、以下のステップを含む。（ａ）第１の材料の基板を提供するステップ；（ｂ）基板の前面および／または背面上にトレンチエッチング保護層を堆積させるステップ；（ｃ）トレンチエッチング保護層を通して、第１の材料においてトレンチをエッチングするステップ；（ｄ）トレンチ内に、トレンチの底壁および側壁を覆うチャネルエッチング保護層を形成するステップ；（ｅ）チャネルエッチング保護層およびトレンチの底壁を通して基板の第１の材料をエッチングして、トレンチのエッチングされた底壁の位置を中心とするチャネル外形を形成するステップ；（ｆ）トレンチエッチング保護層およびチャネルエッチング保護層を基板から除去するステップ；（ｇ）基板上に壁形成層を堆積させ、壁形成層が、チャネル外形上にチャネル壁を形成してトレンチを閉じるステップ；（ｈ）チャネルがフリーハンギングとなるように、チャネル壁の周囲の第１の材料を除去するために、基板をエッチングするステップ；を行う。

【0047】

一実施形態は、さらに以下を含む、前述の方法に関する。（ｉ）好ましくはステップ（ａ）の後、ステップ（ｂ）の前に、基板の前面および／または背面上にインレットエッチング保護層を形成するステップ。

【0048】

一実施形態は、以下をさらに含む、前述の方法に関する。（ｊ）好ましくはステップ（ａ）および（ｉ）の後、ステップ（ｂ）の前に、基板の前面および／または背面において、インレットエッチング保護層を通して、基板内のインレットをエッチングするステップ；（ｋ）ステップ（ｇ）の間に基板上に壁形成層を堆積し、壁形成層がインレットの側壁を覆い、チャネルの外形上にチャネル壁を形成してトレンチを閉じ、インレットおよびチャネルが連続フローチャネルを形成するステップ。

【0049】

一実施形態は、さらに以下を含む、前述の方法に関する。（ｌ）インレットエッチング保護層および／またはトレンチエッチング保護層および／または金属層の上にフォトレジスト層を堆積させること。

【0050】

一実施形態は、さらに以下を含む、前述の方法に関する。（ｍ）好ましくはステップ（ｂ）の前に、基板の前面および／または背面からインレットエッチング保護層を除去すること。

【0051】

一実施形態は、以下をさらに含む、前述の方法に関する。（ｎ）好ましくはステップ（ｂ）の後、ステップ（ｃ）の前に、トレンチエッチング保護層上に、さらなるトレンチエッチング保護層を堆積させること。

【0052】

一実施形態は、以下をさらに含む、前述の方法に関する。（ｏ）チャネルの上の壁形成層の上に金属層を堆積させ、ステップ（ｈ）の前に、チャネル壁を囲む第１の材料を除去するために基板をエッチングする。

【0053】

一実施形態は、前述の方法に関し、金属層が、クロム付着層を有する金層を含む。

【0054】

一実施形態は、前述の方法に関し、第１の材料がシリコンである。

【0055】

一実施形態は、前述の方法に関し、基板がシリコンウェハである。

【0056】

一実施形態は、前述の方法に関し、シリコンウェハが、２００～２０００μｍ、好ましくは４００～６００μｍ、より好ましくは５００～５５０μｍ、例えば５２５μｍの厚さを有する。

【0057】

一実施形態は、前述の方法に関し、インレットエッチング保護層が熱ＳｉＯ_２を含む。

【0058】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチエッチング保護層が、減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を使用して堆積される。

【0059】

一実施形態は、前述の方法に関し、さらなるトレンチエッチング保護層は、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を使用して堆積される。

【0060】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチエッチング保護層は、トレンチをエッチングするためのハードマスクとして使用される。

【0061】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネルエッチング保護層は、熱ＳｉＯ_２を含む。

【0062】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチエッチング保護層は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を使用して堆積される。

【0063】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネル外形を形成するためにトレンチの底壁を通して基板をエッチングすることは、チャネルエッチング保護層を除去するために方向性プラズマエッチングを使用することを含む。

【0064】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチの底壁を通して基板をエッチングしてチャネルの外形を形成することは、等方性気相ＸｅＦ_２を使用して第１の材料を除去することを含む。

【0065】

一実施形態は、前述の方法に関し、保護層のいずれか１つを基板から除去することは、ウェットＨＦエッチングを使用することを含む。

【0066】

一実施形態は、前述の方法に関し、基板上に壁形成層を堆積させることは、以下のステップを含む。
－ 熱ＳｉＯ_２を含む第１の壁形成層を堆積させるステップ；
－ 減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を使用して、シリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）を含む第２の壁形成層を堆積させるステップ；
－ 多結晶シリコン（ポリシリコン）を含む第３の壁形成層を堆積させるステップ；および
－ シリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）を含む第４の壁形成層を堆積させるステップ。

【0067】

一実施形態は、前述の方法に関し、トレンチが第１、第２、第３および／または第４の壁形成層によって塞がれるのを防ぐために、好ましくは第３の壁形成層を堆積させた後、第４の壁形成層を堆積させる前に、１または複数の穴または凹部をトレンチに形成することを含む。

【0068】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネル壁を取り囲む第１の材料を除去するために基板をエッチングすることが、第１の材料に到達するために基板の前面および／または背面の壁形成層をエッチングすることを含む。

【0069】

一実施形態は、前述の方法に関し、基板の前面の壁形成層をエッチングして第１の材料に到達させることが、方向性プラズマエッチングを使用することを含む。

【0070】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネルがフリーハンギングになるように、チャネル壁の周囲の第１の材料を除去するために基板をエッチングすることが、半等方性ＳＦ_６プラズマエッチングおよび等方性気相ＸｅＦ_２エッチングを使用して第１の材料を除去することを含む。

【0071】

第２の方法
本発明の別の態様は、特に前述の微小電気機械システム部品に使用するための、ゾル－ゲル法を使用する、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルの第２の製造方法に関し、以下のステップを含む。
－ 円形チャネルを有する型を形成するステップ；
－ 洗浄液を用いて円形チャネルを流して、酸化したチャネル内壁を形成するステップ；
－ 酸化したチャネル内壁を洗浄し、乾燥させるステップ；
－ 円形チャネルをゾル－ゲル溶液で流すステップ；
－ 所望のチャネル壁の厚さが実現されるまで、ゲル化反応を起こすステップ；
－ 残りのゾル－ゲル溶液を洗い流すステップ；および
－ チャネル壁の周囲から型の材料を除去するステップ。

【0072】

上記の方法によれば、圧力感度が低下し、流量範囲が拡大した、チャネル断面がより円形となる、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを製造できる。さらに、チャネルの直径は、例えば１０００μｍまで増加させることができる。

【0073】

一実施形態は、前述の方法に関し、型の材料がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む。型自体は、ＥＳＣＡＲＧＯＴ（Embedded SCAffold RemovinG Open Technology）法を用いて形成できる。

【0074】

一実施形態は、前述の方法に関し、洗浄液がピラニア溶液を含む。

【0075】

一実施形態は、前述の方法に関し、円形チャネルが３５～７０秒間洗浄液で流される。

【0076】

このように、水酸基は、共有結合を形成するように促される。

【0077】

一実施形態は、前述の方法に関し、酸化したチャネル内壁の洗浄および乾燥は、脱イオン（ＤＩ）水および窒素を用いて実施される。

【0078】

一実施形態は、前述の方法に関し、ゾル－ゲル溶液が、ＴＥＯＳ、ＭＴＥＳ（メチルトリエトキシシラン）、エタノールおよび水を、好ましくは１：１：１：１の比率で混合することによって作製され、より好ましくは、ＨＣｌを添加してｐＨを４に調整することを含む。

【0079】

好ましくは、ゾル－ゲル混合物は、シリンジポンプを使用して、円形チャネルを通してゆっくりと流される。ゲル化反応を起こすために、チャネルは、例えば、５５℃のホットプレート上に置かれてよい。この温度は、チャネルを不均一にするエタノールの蒸発と、型の材料としてＰＤＭＳを使用する場合にはＰＤＭＳのガラス転移温度という２つの要因によって制限されることがある。

【0080】

また、残ったゾルゲル溶液を洗い流すために、空気流を利用してよい。

【0081】

本発明者らは、ゲル化反応の時間、温度および例えばシリンジポンプの送液速度によって、チャネル壁の厚さを制御できることを見出した。ただし、ＰＤＭＳを用いた場合、ＰＤＭＳはピラニア溶液に溶解しにくく、また、チャネル壁の一部が溶解する可能性があることに留意すべきである。

【0082】

一実施形態は、前述したいずれかの方法により製造されたＭＥＭＳ部品に関するものである。

【0083】

以下、本発明のさらなる実施形態について説明する。

【0084】

一実施形態は、以下のステップを含むゾル－ゲル法を用いて、特に上述の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に使用するための、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを製造する前述の方法に関するものである。
－ 円形チャネルを有する型を形成するステップ；
－ 洗浄液を用いて円形チャネルを流して、酸化したチャネル内壁を形成するステップ；
－ 酸化した内側チャネル壁を洗浄し、乾燥させるステップ；
－ 円形チャネルをゾル－ゲル溶液で流すステップ；
－ 所望のチャネル壁の厚さが実現されるまで、ゲル化反応を起こすステップ；
－ 残りのゾル－ゲル溶液を洗い流すステップ；および
－ チャネル壁の周囲から型の材料を除去するステップ。

【0085】

一実施形態は、前述の方法に関し、型の材料がポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む。

【0086】

一実施形態は、前述の方法に関し、洗浄流体がピラニア溶液を含む。

【0087】

一実施形態は、前述の方法に関し、円形チャネルが洗浄液で３５～７０秒間流される。

【0088】

一実施形態は、前述の方法に関し、酸化したチャネル内壁の洗浄および乾燥は、脱イオン（ＤＩ）水および窒素を用いて実施される。

【0089】

一実施形態は、前述の方法に関し、ゾルゲル溶液が、ＴＥＯＳ、ＭＴＥＳ、エタノールおよび水を、好ましくは１：１：１：１の比率で混合することによって作製され、より好ましくは、ＨＣｌを添加してｐＨを４に調整することを含む。

【0090】

第３の方法
本発明の別の態様は、特に前述の微小電気機械システム部品などのマイクロ流体部品で使用するための、電気めっき法を用いる、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを製造する第３の方法に関し、以下のステップを含む。
－ 導電性または非導電性の電気めっきワイヤを提供するステップ；
－ 電気めっきワイヤが非導電性である場合、陰極を形成するために、電気めっきワイヤ上に導電性コーティングを形成するステップ；
－ 電気めっきワイヤまたは導電性コーティングにチャネル壁を電気めっきするステップ；および
－ 電気めっきワイヤを除去するステップ。

【0091】

一実施形態は、前述の方法に関し、電気めっきワイヤが、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）または銅で作られている。ＡＢＳは、例えばアセトンを用いることにより、後で溶解させることができる。また、溶解、エッチング除去などの除去が可能な他の材料も使用できる。材料は導電性であってもよく、その場合、追加の導電性コーティングを施す必要はない（以下参照）。

【0092】

一実施形態は、前述の方法に関し、導電性コーティングが銀を含む。導電性陰極を製造するために、例えばＡＢＳ電気めっきワイヤを銀導電性塗料でコーティングし、室温で乾燥させてよい。線材自体がすでに導電性を有している場合には、追加の導電性塗料を塗布する必要はない。導電性塗料は、フリースタンディングのチャネルを形成する際に、容易に除去できることが好ましい。銀導電性塗料の代わりに、ニッケル導電性塗料、および他の導電性金属塗料を使用してよい。

【0093】

一実施形態は、電解浴槽に浸漬された２つの電極と、直流電源とを有する電気めっきセルに関するものである。陽極は、チャネルを形成することになる金属の棒（好ましくは、ニッケル、例えば純度９９．９９％の棒、または銅または他の金属）であり、一方、導電性または被覆された非導電性の電気めっきワイヤは、陰極を形成する。

【0094】

一実施形態は、前述の方法に関し、チャネル壁がニッケルまたは銅を含み、電気めっきするステップが、ニッケルまたは銅の水溶液を用いたニッケルまたは銅の電気めっきセルで実施される。そのときの銅の電気めっきセルは、例えば、完全性のために、銅陽極、陰極としての例えばＡＢＳワイヤ、銅の水溶液および直流電源を含んでよい。１リットルの銅水溶液は、例えば、０．１ｋｇの銅塩、０．１１リットルの９６％硫酸、０．１５ｍｌの５０％塩酸、１０ｍｌのＨＬ１１スタータおよび０．２５ｍｌのＨＬ１３粒子微細化剤を含む容器を使用してよい。必要量に達するまで脱イオン（ＤＩ）水を加えてもよい。ニッケルや銅以外の金属も、原則的に使用可能である。電解質溶液は、生産効率を最大化するために、それぞれの金属について最適化できる。

【0095】

チャネル壁の構成材料としては、ニッケルが特に好ましい。ニッケルは、水溶液（ｐＨ４～１０）、一般的なアルコールおよび単純炭水化物に対する耐食性に優れている。用途によっては、銀の特性を生かすために、銀の塗膜を（部分的に）残すことが有利な場合がある。本発明はまた、外部からの環境の悪影響および内部での腐食性流体からチャネル壁を保護するために、外部だけでなくチャネルの内部にも、他のコーティングを行うことを想定している。

【0096】

別の実施形態は、実質的に円形ではなく、（ほぼ）完全な円形である前述の方法によって製造されるチャネルに関するものである。

【0097】

一実施形態は、前述の方法に関し、マイクロチャネルが、マイクロ流体システム部品または微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品に組み込まれる。マイクロ流体部品は、流量センサ；圧力センサ；密度センサ；粘度センサ；マルチパラメータセンサ；バルブ；ポンプ；および／またはマイクロヒータであってよい。流量センサは、好ましくは、熱式流量センサまたはコリオリ式流量センサである。

【0098】

一実施形態は、前述の方法に関し、電気めっきワイヤが、マイクロチャネルを曲げることなくその形状でフリースタンディングのマイクロチャネルを製造するように、予め形成されている。したがって、電気めっきワイヤは、１つまたは複数の屈曲部を有してよい。屈曲部は、１つの平面内に存在してよい。好ましくは、屈曲部は丸みを帯びている。形状は、電気めっきワイヤを除去するステップを容易にするように、最適化されてよい。特に好ましい実施形態では、形状は、ＥＰ１７１９９８２Ｂ１に開示されているようなコリオリ式流量計のためのＵ字形状またはループである。好ましくは、電気めっきを行うステップの前に、予め形成された電気めっきワイヤが、ＭＥＭＳシステムまたはマイクロ流体システムに取り付けられる。

【0099】

別の好ましい実施形態は、マイクロ流体密度センサに関するものであり、このセンサは、めっきされたフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル；フリースタンディングマイクロ流体部品をその共振周波数で振動させるための作動手段；および共振周波数を測定および比較するための読み出し手段を備える。マイクロチャネルの形状は、直線、長方形、三角形またはＵ字形である（Groenesteijn, J.; van de Ridder, B.; Lotters, J. C.; Wiegerink, R.J. / Modelling of a micro Coriolis mass flow sensor for sensitivity improvement.2014 IEEE Sensors, Valencia, Spain で発表された論文)。特に、中央部が直線状のＵ字形状のマイクロチャネルが好ましく、例えば、Groenesteijn, J, et al., 2012, A: Physical, vol.186, pp.48-53; DOI: 10.1016/j.sna.2012.01.010の図５に示す作動と組み合わせて使用できる。密度センサは、マイクロ流体装置である。作動手段は、好ましくはローレンツ力を用い、読み出し手段は、当業者に知られているように、好ましくは静電容量式である。読み出し手段は、媒体の重量、したがって密度の変化による共振のいかなる変化にも敏感である。

【0100】

さらなる実施形態は、前述の方法に関し、電気めっきワイヤは、電気めっきの前に、マイクロ流体システム、任意にＭＥＭＳシステムに予め形成され、取り付けられる。その後、ワイヤおよび取り付け点が電気めっきされ、その結果、溶接、はんだ付けまたは接着などの他の取り付け手段なしで、チャネルをデバイスに直接形成した接続が得られる。

【0101】

電気めっきは、室温で、例えば３Ａ／ｄｍ^２の電流密度で１時間行うことができる。電気めっき後、基板は、電気めっき材料、例えば銅の酸化を防ぐために、純水ですすがれてよい。アセトンの入ったビーカーに電気めっきワイヤを１２時間浸し、内部のＡＢＳワイヤを完全にエッチングしてよい（ＡＢＳを使用した場合）。ＡＢＳの代わりに、お湯に溶かすことができるポリアミド（ＰＡ）ポリマーを使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【0102】

次に、添付図面および図の説明により、本発明を説明する。
図１Ａ～図２Ｇは、第１の方法によるフリーハンギングのマイクロチャネルの製造における異なる段階を示し、図１Ａ～図１Ｇは、チャネルの長さに沿った基板の断面を用いた異なる段階を示し、図２Ａ～図２Ｇは、チャネルに対して垂直な基板の断面を用いた段階を示す。図６Ａ～図６Ｆは、第２の方法によるフリースタンディングのマイクロチャネルの製造における異なる段階を示す。図７Ａ～図７Ｄは、第３の方法によるフリースタンディングのマイクロチャネルの製造における異なる段階を示す。

【図1A】図１Ａは、インレットエッチング保護層としての第１の熱ＳｉＯ_２層の生成およびインレットのエッチングを模式的に示す。

【図1B】図１Ｂは、トレンチエッチング保護層としてのＬＰＣＶＤ法によるＳｉＯ_２層と３つのトレンチのエッチングを模式的に示す。

【図1C】図１Ｃは、３つのさらなるトレンチエッチング保護層としてのＰＥＣＶＤ法によるＳｉＯ_２層の形成と、チャネルエッチング保護層としての第２の熱ＳｉＯ_２層の形成を模式的に示す。

【図1D】図１Ｄは、チャネル外形を形成するために、３つのトレンチの底壁を通して基板をエッチングしている様子を模式的に示す。

【図1E】図１Ｅは、基板上の壁形成層の堆積を模式的に示す。

【図1F】図１Ｆは、チャネルの上方の壁形成層の上に金属層を堆積する様子を模式的に示す。

【図1G】図１Ｇは、基板をエッチングしてチャネル壁の周囲の第１の材料を除去し、チャネルをフリーハンギングにする様子を模式的に示す。

【図2A】図２Ａは、インレットエッチング保護層としての第１の熱ＳｉＯ_２層の生成およびインレットのエッチングを模式的に示す。

【図2B】図２Ｂは、トレンチエッチング保護層としてのＬＰＣＶＤ法によるＳｉＯ_２層と３つのトレンチのエッチングを模式的に示す。

【図2C】図２Ｃは、３つのさらなるトレンチエッチング保護層としてのＰＥＣＶＤ法によるＳｉＯ_２層の形成と、チャネルエッチング保護層としての第２の熱ＳｉＯ_２層の形成を模式的に示す。

【図2D】図２Ｄは、チャネル外形を形成するために、３つのトレンチの底壁を通して基板をエッチングしている様子を模式的に示す。

【図2E】図２Ｅは、基板上の壁形成層の堆積を模式的に示す。図２Ｆは、チャネルの上方の壁形成層の上に金属層を堆積する様子を模式的に示す。

【図2G】図２Ｇは、基板をエッチングしてチャネル壁の周囲の第１の材料を除去し、チャネルをフリーハンギングにする様子を模式的に示す。

【図3】図３は、さらに、チャネル壁における層スタックを模式的に示す。

【図4】図４は、部分的に解放された別のフリーハンギングのチャネルの隣にある、フリーハンギングのチャネルを模試的に示す。

【図5】図５は、フリーハンギングのチャネル上の金属電極を模式的に示す。

【図6A】図６Ａは、円形チャネルを有する型の一例を模式的に示す。

【図6B】図６Ｂは、円形チャネルをピラニア溶液で流す様子を模式的に示す。

【図6C】図６Ｃは、チャネル内壁に水酸基が形成される様子を模式的に示す。

【図6D】図６Ｄは、円形チャネルをゾル－ゲル溶液で流す様子を模式的に示す。

【図6E】図６Ｅは、円形内壁に二酸化ケイ素層が形成される様子を模式的に示す。

【図6F】図６Ｆは、得られたフリースタンディングのチャネルを模式的に示す。

【図7A】図７Ａは、電気めっきワイヤを模式的に示す。

【図7B】図７Ｂは、陰極を形成するために、電気めっきワイヤに導電層を塗布している様子を模式的に示す。

【図7C】図７Ｃは、導電層上に銅またはニッケル層が施されている様子を模式的に示す。

【図7D】図７Ｄは、フリースタンディングの（銅またはニッケル）チャネルを模式的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0103】

詳細説明
第１の方法
図１Ａ～図５に関して示されるように、また前述したように、本出願人は、マイクロコリオリ式質量流量センサの作動および読み出しのための電極２３と好ましくは一体化した、比較的大きなフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル１を製造するための第１の有利な製造プロセスに想到した。このプロセスは、過去に提示されたＳＣＴを改良したものである。その結果得られるマイクロチャネル１は、ウェハボンディングを使用せずに、例えば１８０μｍまでの直径および例えば１０μｍまでのチャネル壁７の厚さを有する円形または円形に近い（部分的に六角形のような）断面を有する。このチャネル１は、コリオリ式質量流量計（ＭＦＭ）に必要な振動運動を可能にするために、バルクから解放されることが可能である。統合された金属電極２３は、センサの作動および読み出しに使用できる。

【0104】

しかしながら、前述したように、液体クロマトグラフィーまたは「ラボオンチップ」のような多くのアプリケーションは、マイクロ流体流量計の低容量を必要としながら、より高い流速を使用する。マイクロコリオリ式ＭＦＭの利点（高速、高精度、低容量、小型）を維持しつつ、マイクロコリオリ式ＭＦＭの流量範囲を拡大および／または圧損を低減するためには、チャネル径を拡大する必要がある。しかしながら、ＳＣＴプロセスの特徴として、チャネルは上面が平らであり、最大のチャネル壁の厚さがある。この両者により、フリーハンギングのチャネルの最大サイズが制限され、チャネルサイズが大きいときに圧力に対する感度が高くなる。

【0105】

図１Ａ～図５に示す製造プロセスでは，ＳＣＴに２つの主要な変更を加えている。ウェハ２の表面ではなく、トレンチ１５の底１６からチャネル１を等方的にエッチングすることによって、ＳＣＴに固有の「平らな上面」を回避できる。さらに、好ましくは複数の材料のスタックをチャネル壁７として使用することにより、ＳＣＴで使用されるシリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）の真性応力が許容する以上に、壁厚を増大させることができる。

【0106】

製造の概要
図１Ａ～図５は、第１の製造工程の概要を簡略的に示す。

【0107】

図１Ａおよび図２Ａに示すように、製造は、好ましくは、基板２として例えば５２５μｍ厚の高濃度ドープシリコンウェハ２の湿式熱酸化から始めてよい。この熱ＳｉＯ_２（ｔ－ＳｉＯ_２）層４は、インレットエッチング保護層４として機能し、ウェハ２の背面１２からのインレット１０のエッチングの間、ハードマスクとして使用されてよい。

【0108】

図１Ｂおよび図２Ｂに示すように、インレットエッチング後、インレットエッチング保護層４を剥離し、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）の減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を用いて、新たなＳｉＯ_２層５（トレンチエッチング保護層５として）を成膜できる。このトレンチエッチング保護層５には、チャネル１の長手方向の外形を形成し得る、例えば幅１０μｍ、長さ５０μｍの３つの矩形の孔がパターン形成される。次に、ＳｉＯ_２層５をハードマスクとして使用して、チャネル１がエッチングされることになる、例えば１１０μｍの深さのトレンチ１５をエッチングする。

【0109】

図１Ｃおよび図２Ｃに示すように、このＳｉＯ_２層５は、チャネルエッチング中にインレット１０を保護するためにインレット１０の内部にも成膜できる。次に、熱酸化ステップを実施してもよく、これにより、トレンチ１５内のシリコン上にチャネルエッチング保護層１８としてのｔ－ＳｉＯ_２層１８が形成される。このチャネルエッチング保護層１８は、チャネルエッチング中にトレンチ側壁１７を保護する。例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を用いて、ウェハ２の前面１１上にさらなるトレンチエッチング保護層６としての厚いＳｉＯ_２層６を成膜してもよい。

【0110】

ＰＥＣＶＤプロセスは、好ましくはコンフォーマルでなく、これは、ＳｉＯ_２がトレンチ１５の内部に実質的に成膜されず、一方、比較的厚い層がウェハ２の表面に成膜されることを意味する。トレンチ１５の底１６のｔ－ＳｉＯ_２を除去するために、方向性プラズマエッチングを使用してもよい。このプロセスのエッチング速度は、トレンチ１５の内部で大きく減少するので、表面（前面１１）のＰＥＣＶＤ法によるＳｉＯ_２層６は、底１６のｔ－ＳｉＯ_２層よりはるかに厚い必要がある。

【0111】

図１Ｄおよび図２Ｄに示すように、次に、チャネル１は、例えば等方性気相ＸｅＦ_２エッチングによって、トレンチ１５を通して、ウェハ２のバルクでエッチングされてよい。このエッチングプロセスは一般に等方性であるため、エッチングトレンチ１５のエッチングされた底壁１６の位置を中心とする円形のチャネル１が形成されることになる。

【0112】

図１Ｅおよび図２Ｅに示すように、ウェットＨＦエッチングを用いて全てのＳｉＯ_２を除去し、チャネル壁７を堆積してもよい。好ましくは、最初の層はｔ－ＳｉＯ_２層であり、次いで、シリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）層のＬＰＣＶＤ、多結晶シリコン（ｐｏｌｙＳｉ）層、最後にＳｉＲＮ層（図３により明確に示されるように）である。

【0113】

図１Ｆおよび図２Ｆに示すように、全スタックの厚さは、例えば最大１０μｍ（エッチングトレンチ幅に依存する）とすることができ、コンフォーマルに堆積されてもよく、これは、チャネルアウトライン１９の内側、およびウェハ２の前面１１および背面１２に堆積することを意味する。それは、チャネル１がエッチングされるトレンチ１５を閉じてもよく、その結果、密閉された漏れのないチャネル１が得られる。チャネル１の内部の接液材質は、シリコンリッチな窒化シリコン（ＳｉＲＮ）のみである。チャネル１が閉じられた後、クロム接着層を有する金層８が堆積され、パターン化されて、例えばコリオリ式センサの作動および読み出しのための電極を形成してもよい。

【0114】

図１Ｇおよび図２Ｇに示すように、最後に、ウェハ２の上の層スタックを、チャネル１の隣のバルクシリコンに達するように、方向性プラズマエッチングを使用してエッチングしてよい。半等方性ＳＦ_６プラズマエッチングおよび等方性気相ＸｅＦ_２エッチングを使用して、チャネル１の周囲のシリコンを除去して、チャネル１の自由な移動を可能にできる。

【0115】

製造結果
エッチング開始時において、反応生成物を除去できる一方で、シリコンの負荷は非常に小さく、エッチング液は十分にシリコンに到達する。この結果、完全に等方的なエッチングが可能となる。しかし、チャネル径が大きくなると、シリコンの負荷も大きくなる一方で、エッチング液および反応生成物が拡散しなければならないトレンチ１５は増加しない。その結果、チャネル内部のＸｅＦ_２濃度が低下し、エッチング動力学が変化し、最終的にはあまり好ましくない六角形の断面が得られることになる。

【0116】

チャネル壁
従来、チャネル壁７は、シリコンリッチな窒化シリコンの単層（ＳｉＲＮ）を用いて作られていた。利用可能な層における真性応力のため、この層は２μｍの厚さしかない。これは、チャネル１の直径が増加するとき、チャネル壁７の強度および剛性がそれとともに増加しない可能性があることを意味する。その結果、フリーハンギングのチャネル１の機械的挙動は、加えられる圧力および温度などの外部影響にますます依存することになる。より厚いチャネル壁７を有するフリーハンギングのチャネル１を作製するために、好ましくは、すべての層が機能を有する層スタックが使用される。

【0117】

ＳｉＯ_２は、ＸｅＦ_２リリースエッチングの間、チャネル壁７を保護する。ＳｉＯ_２は、ＳｉＲＮと比較してはるかに優れた選択性を有し、完成したチャネル１を解放することを可能とする。

【0118】

チャネル壁７の内側にあるＳｉＲＮは、化学的に不活性な流路を形成する。真性応力のため、これらのＳｉＲＮ層は、最大厚さが約２μｍであり、したがってチャネル壁７全体に使用できない。また、それは、チャネル壁７の応力がほぼ均衡するように、チャネル壁７の外側に堆積される。

【0119】

ポリシリコンは、例えば１０μｍまで堆積でき、一方、その応力はアニーリングによって調整できる。その結果、この層は、チャネル壁７内の応力に影響を与えることなく、特定の壁厚に到達するために使用できる。

【0120】

図３は、このような層スタックからなる壁形成層９で閉じたエッチングトレンチの上面を示す。図３は、下から上へ、厚さ１μｍのｔ－ＳｉＯ_２層２５、厚さ１μｍのＳｉＲＮ層２６、５μｍのポリシリコン層２７、１μｍの第２のＳｉＲＮ層２８、そして最後に上面にあるフォトレジスト層３を示している。

【0121】

この場合、トレンチの幅は１０μｍしかなく、ポリシリコン層２７の堆積中において、完全に閉じられる。その結果、最終的なＳｉＲＮ層２８は、ウェハ２の上面にしか見られず、チャネル壁７の内側にはない。

【0122】

シリコン等方性ウェットエッチング
シリコン等方性ウェットエッチングは、ＨＮＡエッチングとも呼ばれ、フッ酸（Ｈ）、硝酸（Ｎ）および酢酸（Ａ）の混合液によるシリコンの化学エッチングであるが、酢酸の代わりに水を使用することを好む研究者もいる。この方法は、酸化－溶解の順で進行する。完全な反応は、次のように記述できる。
Ｓｉ＋２ＨＮＯ_３＋６ＨＦ → Ｈ_２ＳｉＦ_６＋２ＨＮＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ

【0123】

エッチング速度を制限する要因は、混合液の組成に大きく依存する。硝酸の濃度が低く、フッ酸の濃度が高い場合、酸化ステップによってエッチング速度が制限される。逆の場合、制限はＳｉＯ_２の溶解である。

【0124】

エッチング液の供給が十分で、エッチング液とエッチング生成物の拡散を促進する超音波浴があれば、エッチングされたチャネル１の最大直径は、トレンチ１５の深さとＳｉＲＮマスクの厚さによってのみ制限される。先の試験から、ＳｉＲＮはＨＮＡ溶液のマスクとして良好な材料であり、エッチング速度は約２３ｎｍ／分であった。しかしながら、ＳｉＲＮの厚い層は、エッチング中に長く耐えることができ、トレードオフとして、トレンチ１５の底１６の層を除去することがより困難になる。このため、ＨＮＡ溶液のマスクとして機能する代替材料も検討してよい。

【0125】

チャネルの解放
チャネル１の「バルクからの」解放は、３つのステップで行われる。まず、ウェハの上面／前面１１にも堆積される層スタック９のチャネル壁７は、方向性プラズマエッチングを使用して、チャネル１の隣にリリースウィンドウをパターン化される。露出したポリシリコン層２７がバルクエッチング中に暴露されることを防ぐために、新たなフォトレジスト層３が、より小さいリリースウィンドウで加えられる。このフォトレジストは、１０μｍのステップを完全に覆うことができ、また、容量性読み出しに使用される櫛形フィンガーのために十分に正確なパターニングを可能にするために、優れた平坦化特性を必要とする。次に、例えば２００μｍの深さのトレンチを、方向性プラズマエッチングを用いて、リリースウィンドウを通してエッチングしてもよい。チャネル１の下のシリコンを除去するために、これらのトレンチを通して等方性ＸｅＦ_２エッチングが行われる。

【0126】

このエッチング中におけるシリコンの負荷を低く抑える（したがって、エッチング速度を比較的大きくする）ために、フリーハンギングのチャネル１の周囲に平行なチャネル１を作り、エッチングストップとして機能させる。これを図４に示す。チャネル１の上の「柱」は、例えば１０μｍ間隔の例えば５０μｍ長のエッチングトレンチと一致する周期的なパターンを示す。チャネル壁７は、同じ周期的なパターンを示す。

【0127】

作動と読み出し
図５は、フリーハンギングのチャネル１上の金属電極２３、すなわち、図５は、フリーハンギングのチャネル１の上面にあるいくつかの作動のための金属電極２３を示す。その下には、閉じたチャネルエッチングトレンチ２１がまだ見える。図５の中央には、容量性読み出しのための櫛形フィンガ２２が示されている。櫛形構造２２の片側はフリーハンギングのチャネル１に、もう片側はチップのバルクに取り付けられている。櫛形フィンガ２２は、リリースエッチングのエッチング速度を著しく低下させるので、余分なリリースホール２４が櫛形フィンガ２２の上下にエッチングされる。

【0128】

このように、本出願人は、比較的大きな円形のフリーハンギングのマイクロチャネル１を作製するための製造プロセスを開発した。チャネル１は、例えば１０μｍまでのチャネル壁７の厚さを有し、例えば１８０μｍまでの直径を有してよい。統合された金属電極２３は、例えば、大流量マイクロコリオリ式質量流量センサのようなマイクロ流量センサの作動および読み出しに使用できる。

【0129】

第２の方法
様々な直径およびチャネル壁７の厚さを有する（ほぼ完全な）円形チャネル１をもたらし得る第２の方法は、いわゆる「ゾル－ゲル」法を含む。

【0130】

図６Ａ～図６Ｆは、この方法を用いた、例えば二酸化ケイ素のチャネル壁７を有するチャネル１を実現する方法の工程概要を示す。ゾル－ゲル混合物は、例えばＴＥＯＳ、ＭＴＥＳ、エタノールおよび水を１：１：１：１の体積比で混合し、ｐＨを４に調整するためにＨＣｌを加えることによって作製できる。

【0131】

図６Ａ～図６Ｃを参照すると、混合物は、１２時間オーブンに入れられてよい。円形の型２９は、好ましくはＥＳＣＡＲＧＯＴ法を用いて、ＰＤＭＳで作製される。図６Ｂに示すように、次いで、型２９は、共有結合を形成する水酸基３１を有するために、例えば３５～７０秒間ピラニア溶液３０で流されてもよく、その後、純粋ですすぎ、窒素流で乾燥させてよい。

【0132】

図６Ｄに示すように、次に、例えばシリンジポンプを用いて、ゾル－ゲル混合物３２を、チャネル３７を通してゆっくりと流してよい。ゲル化反応を起こすために、チャネル３７は、好ましくは、５５℃のホットプレート上に置かれる。この温度は、不均一なチャネルをもたらすエタノールの蒸発と、ＰＤＭＳが使用される場合のＰＤＭＳのガラス転移点という２つの要因によって制限される場合がある。所望のコーティング厚さに達したら、空気流で残りの溶液を洗い流してよい。

【0133】

図６Ｅは、例えば６００μｍの直径を有する円形チャネル３７の内部の得られた二酸化ケイ素層３３を示す。次いで、二酸化ケイ素層３３の周囲の型２９のＰＤＭＳを選択的に溶解することによって、フリースタンディングのチャネル１を実現できる。二酸化ケイ素層３３の厚さは、例えば、層形成プロセスの時間および温度、ならびにシリンジポンプの速度によって制御できる。しかしながら、当業者が理解するようにＰＤＭＳはピラニア溶液に容易に溶解せず、二酸化ケイ素層３３も溶解しないように注意しなければならないので、フリースタンディングのチャネル１の作製は困難であることに留意すべきである。

【0134】

第３の方法
第３の方法として、電気めっきを用いることができる。めっきは、例えばアクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）のワイヤ３４（円形断面を有する）上で行うことができ、これは、その後例えばアセトンによって溶解させることができる。図７Ａ～図７Ｄは、この方法の可能なプロセスステップを示す。銅電気めっきセルは、銅陽極、陰極としてのＡＢＳワイヤ３４、銅水溶液、および直流電源（図示せず）を含んでよい。ただし、原理的にはニッケルまたは他の金属も使用可能である。

【0135】

導電性の陰極を製造するために、ＦＤＭ－ＡＢＳワイヤ３４は、銀導電性塗料３５によって被覆され、室温で乾燥されてよい。１リットルの銅水溶液は、好ましくは、０．１ｋｇの銅塩、０．１１リットルの９６％硫酸、０．１５ｍｌの５０％塩酸、１０ｍｌのＨＬ１１スタータおよび０．２５ｍｌのＨＬ１３粒子微細化剤を含む。必要量になるように純粋を加えてもよい。電気めっきは、例えば室温で、３Ａ／ｄｍ^２の電流密度で１時間行ってもよい。電気めっき後、電気めっきされた銅３６の酸化を防ぐために、基板を純粋ですすぐ。次に、例えばアセトンの入ったビーカーにワイヤ３４を１２時間浸漬して、内部のＡＢＳワイヤ３４を完全に溶解させてよい。ＡＢＳの代わりに、お湯に溶かすことができるＰＡまたはＰＶＡポリマーも使用してよい。図７Ｄは、得られたフリースタンディングのチャネル１の模式的な描写を示す。

【0136】

このめっき法は、非常に高い円形度を有するマイクロチャネルを予測通りに製造するために用いることができ、例えば、めっき法によって製造されたチャネル１は、高い回転対称性を有する。円形度の高いワイヤ３４を選択することにより、平坦な部分を防止できる。

【0137】

この方法は、直径１２０～１０００μｍのＡＢＳワイヤ３４を用いて、繰り返しテストされた。表１は、ＡＢＳワイヤ３４のサイズごとに、ニッケル電気めっきを数回行った場合の壁厚の測定例を示している。達成された最も薄い壁厚は、約８μｍであった。最も厚い壁は６０μｍであり、電気めっきステップをさらに長く継続することが許される場合、より厚い壁が達成され得る。

【0138】

【表1】

【0139】

このように、本方法は、壁厚とチャネル径の比が１：３～１：１１５程度のチャネルを製造することが可能である。また、チャネル壁が非常に均一であることがわかった。

【0140】

このめっき方法を用いると、低い製造コストで、マイクロ流体密度センサを製造できる。このような密度センサは、好ましくは、丸みを帯びたエッジによって複数の直線状の脚部が直線状の中間部に接続された、フリースタンディングＵ字型チャネルを備えてよい。この場合、密度センサチューブはニッケルで作製される。

【0141】

チャネルは、電気めっきで作製される。めっき浴に浸す前に、直径６００μｍのＡＢＳワイヤをＵ字型に曲げ（オプションで金型を使用）、銀塗料を深く塗布し、乾燥させる。電気めっきセルの陽極は、純度９９．９９％のニッケル棒であり、陰極は、導電性または非導電性の電気めっきワイヤで形成される。電気めっきは、所望の壁厚２０μｍに達するまで続けられてよい。その後、ワイヤを電気めっき浴から取り出し、アセトンからなるＡＢＳ溶解液に入れ、任意に加熱した。その結果、直径６００μｍ、壁厚２０μｍの高度に円形の断面を持つチャネルが得られた。

【0142】

Ｕ字型の密度センサチャネルは、長さおよび幅が１２×１２ｍｍであり、前述のGroenesteijn, et al., 2012で言及されたものと同様の組み立てで使用できる。密度センサは、さらに、３つの外部磁石をチャネルの長さに平行に配置し、電源を取り付け、入口を流体供給に、出口を排水口に接続することによって組み立てられた。好ましくは、フィルタおよび脱気装置が入口の前に置かれる。外部磁場の存在下で密度センサチューブに交流電流を流し、ローレンツ力によってチャネルを振動させる。振動するチャネルが液体で満たされると、質量が増加し、この増加は（ねじりモード）共振周波数の変化により検出される。使用するチャネルの形状により、検出モードが変わることがある。この密度センサは、大気圧および室温において、１．５６×１０^４Ｎ／ｍのバネ定数および３．７８×１０^５のαを有する。また、チャネルの断面が円形であるため、ゲージ圧への依存性が低くなっている。

【符号の説明】

【0143】

１．マイクロチャネル
２．第１の材料（シリコン）の基板
３．フォトレジスト層
４．第１の熱ＳｉＯ_２層
５．ＬＰＣＶＤ法によるＳｉＯ_２層
６．ＰＥＣＶＤ法によるＳｉＯ_２層
７．チャネル壁
８．金属層
９．壁面形成層
１０．インレット
１１．前面
１２．背面
１３．インレットの側壁
１４．インレットの上壁
１５．トレンチ
１６．トレンチの底壁
１７．トレンチの側壁
１８．第２の熱ＳｉＯ_２層
１９．チャネル外形
２０．連続フローチャネル
２１．閉じたチャネルエッチングトレンチ
２２．櫛形フィンガーによる櫛形構造
２３．金属電極
２４．リリースホール
２５．第１の壁形成層（熱ＳｉＯ_２）
２６．第２の壁形成層（ＳｉＲＮ）
２７．第３の壁形成層（ポリシリコン）
２８．第４の壁形成層（ＳｉＲＮ）
２９．円形型
３０．ピラニア溶液
３１．水酸基
３２．ゾル－ゲル混合物
３３．二酸化ケイ素層
３４．ＡＢＳワイヤ
３５．銀層
３６．銅層
３７．型の円形チャネル

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図1G】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【手続補正書】

【提出日】2022-05-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）を含む微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品であって、
前記チャネル（１）は、実質的に円形の断面を有し、
前記チャネル（１）の直径は、チャネル壁（７）の厚さの１０倍以上であり、
前記チャネル（１）の前記直径は、２０μｍ以上である、
ことを特徴とする、微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品。

【請求項2】

前記チャネル（１）の前記直径は、５０μｍ以上、例えば１００μｍ以上、例えば２００μｍ以上、例えば５００μｍ以上、例えば１０００μｍ以上である、
請求項１に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品。

【請求項3】

前記チャネル壁（７）の前記厚さは、１０μｍより小さい、
請求項１に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品。

【請求項4】

請求項１に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品を含む、流量センサ、例えば熱式流量センサまたはコリオリ式流量センサ；圧力センサ；密度センサ；粘性センサ；マルチパラメータセンサ；バルブ；ポンプ；および／またはマイクロヒータ。

【請求項5】

電気めっき法を用いた、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）の製造方法であって、
導電性または非導電性の電気めっきワイヤ（３４）を準備するステップと、
前記電気めっきワイヤ（３４）が非導電性である場合、前記電気めっきワイヤ（３４）上に導電性コーティング（３５）を形成し、陰極を形成するステップと、
前記電気めっきワイヤ（３４）または前記導電性コーティング（３５）上にチャネル壁（７、３７）を電気めっきするステップと、
前記電気めっきワイヤ（３４）を除去するステップと、
を含む、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に用いられる、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記電気めっきワイヤ（３４）は、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）または銅で構成されている、
請求項５または６に記載の方法。

【請求項8】

前記導電性コーティング（３５）は、銀を含む、
請求項５に記載の方法。

【請求項9】

前記チャネル壁（７）が、ニッケルまたは銅（３７）を含み、
前記電気めっきするステップが、ニッケルまたは銅の水溶液を使用するニッケルまたは銅の電気めっきセルにおいて実施される、
請求項５に記載の方法。

【請求項10】

前記マイクロチャネル（１）は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）部品またはマイクロ流体システムに組み込まれる、
請求項５に記載の方法。

【請求項11】

前記電気めっきワイヤ（３４）は、前記電気めっきするステップの前に、ＭＥＭＳシステムまたはマイクロ流体システムの一部となるように予め形成されている、
請求項５に記載の方法。

【請求項12】

前記予め形成された電気めっきワイヤ（３４）は、前記電気めっきするステップの前に、ＭＥＭＳシステムまたはマイクロ流体システムに取り付けられる、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

請求項５に記載の方法に従って製造された、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）。

【請求項14】

請求項１３に記載のフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）を備える、
マイクロ流体システムまたはＭＥＭＳシステム。

【請求項15】

請求項１３に記載のフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）を含む、流量センサ、例えば熱式流量センサまたはコリオリ式流量センサ；圧力センサ；密度センサ；粘度センサ；マルチパラメータセンサ；バルブ；ポンプ；および／またはマイクロヒータ。

【請求項16】

請求項１３に記載のフリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）と、
前記フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネルを、その共振周波数で振動させる作動手段と、
前記共振周波数を測定し比較するための読み出し手段と、を備える、
マイクロ流体密度センサ。

【請求項17】

特に請求項１に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に使用するための、フリーハンギングのマイクロチャネル（１）の製造方法であって、以下のステップを含む方法。
（ａ）第１の材料の基板（２）を提供するステップ；
（ｂ）前記基板（２）の前面（１１）および／または背面（１２）上にトレンチエッチング保護層（５）を堆積させるステップ；
（ｃ）トレンチエッチング保護層（５）を通して、第１の材料においてトレンチ（１５）をエッチングするステップ；
（ｄ）前記トレンチ（１５）内に、前記トレンチ（１５）の底壁（１６）および側壁（１７）を覆うチャネルエッチング保護層（１８）を形成するステップ；
（ｅ）前記チャネルエッチング保護層（１８）および前記トレンチ（１５）の前記底壁（１６）を通して前記基板（２）の前記第１の材料をエッチングして、前記トレンチ（１５）の前記エッチングされた底壁（１６）の位置を中心とするチャネル外形（１９）を形成するステップ；
（ｆ）前記トレンチエッチング保護層（５）およびチャネルエッチング保護（１８）層を前記基板（２）から除去するステップ；
（ｇ）前記基板（２）上に壁形成層（９）を堆積させるステップであって、前記壁形成層（９）が、前記チャネル外形（１９）上にチャネル壁（７）を形成し、前記トレンチ（１５）を閉じる、堆積させるステップ；
（ｈ）前記チャネル（１）がフリーハンギングになるように、前記チャネル壁（７）を囲む前記第１の材料を除去するために、前記基板（２）をエッチングするステップ。

【請求項18】

特に請求項１に記載の微小電気機械システム部品またはマイクロ流体部品に使用するための、ゾル－ゲル法を使用する、フリーハンギングまたはフリースタンディングのマイクロチャネル（１）の製造方法であって、
円形チャネル（３７）を有する型（２９）を形成するステップと、
洗浄液（３０）を用いて前記円形チャネル（３７）を流して、酸化したチャネル内壁（３１）を形成するステップと、
前記酸化したチャネル内壁（３１）を洗浄し、乾燥させるステップと、
前記円形チャネル（３７）をゾル－ゲル溶液（３２）で流すステップと、
所望のチャネル壁（７、３３）の厚さが実現されるまで、ゲル化反応を起こすステップと、
残りのゾル－ゲル溶液（３２）を洗い流すステップと、
前記チャネル壁（７、３３）の周囲から前記型（２９）の材料を除去するステップと、を含む、
方法。

【国際調査報告】